CN105788979B - 断路器单元及配电开关柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种断路器单元及配电开关柜。用于配电开关柜的断路器单元包括真空泡，其特征在于，该断路器单元还包括静触头、动触头和接地触头，所述动触头与分支母线电连接；并且所述动触头能够沿彼此反向的第一方向和第二方向枢转，使得随着沿第一方向枢转而能够依次断开真空泡、与静触头断开和与接地触头接合，并且，随着沿相反的第二方向枢转而能够依次与接地触头断开、与静触头接合和连通真空泡。本发明简化了开关部分的结构，使开关部分紧凑，有利于获得高质量的断路器柜和配电开关柜。

Description

断路器单元及配电开关柜

技术领域

本发明涉及配电开关柜及用于配电开关柜的断路器单元，尤其涉及环柜及用于环网柜的断路器单元。

背景技术

配电开关柜中一般安装有断路器单元。例如，环网柜可包括复合开关柜、断路器柜和熔断器柜，在此情况下，断路器单元安装于断路器柜中。

对于配电开关柜而言，为安全起见要求先接地再开柜门，这样即使有漏电流也会从大地流走，另外，还要求在合闸时先合隔离开关，而分闸时先分隔离开关。由此，对于断路器单元而言，存在三种状态，即，主回路接通状态、接地状态和既不接通也不接地的中间状态。

图1示出了现有技术的断路器柜的开关部分的原理的单线图。由图可见，该开关部分包括独立的断路器CB和负荷开关K，主母线依次经过断路器CB和负荷开关K而与分支母线电连接。断路器CB和负荷开关K形成主回路的一次保护，而电连接于断路器CB和电流互感器CT之间的控制部分CN设定二次保护。独立的断路器CB和负荷开关K彼此配合而实现主回路接通状态、接地状态和既不接通也不接地的中间状态这三种状态。

不过，由于现有技术的断路器柜的开关部分由单独的独立的断路器CB和负荷开关K组成，因此，断路器柜体积较大、成本较高，例如，现有技术中断路柜可能比负荷开关大1/3，存在不能自由组合的问题。另外，对于气体绝缘环网柜来说还存在“高海拔困难”的不足之处。断路器柜体积较大还会导致不便于进行配电开关柜的设计、运输等。

发明内容

本发明之目的在于提供一种结构紧凑、成本较低的断路器单元及配电开关柜。

由此，本发明提供一种用于配电开关柜的断路器单元，包括真空泡，其特征在于，该断路器单元还包括静触头、动触头和接地触头，所述动触头与分支母线电连接；并且，所述动触头能够沿彼此反向的第一方向和第二方向枢转，使得随着沿第一方向枢转而能够依次断开真空泡、与静触头断开和与接地触头接合，并且，随着沿相反的第二方向枢转而能够依次与接地触头断开、与静触头接合和连通真空泡。

优选地，所述真空泡包括绝缘拉杆和阻尼簧，所述绝缘拉杆与所述真空泡内的触头连接，所述阻尼簧提供偏置该绝缘拉杆的弹性力；并且，所述动触头带有凸轮，该凸轮具有与所述动触头相同的枢轴，与所述动触头一起枢转，与该凸轮相配合的是设置于绝缘拉杆上的从动件，所述凸轮与所述从动件的配合使得：在所述动触头与所述静触头断开的过程中，当所述动触头沿所述第一方向开始转动时，所述凸轮也开始转动并且通过从动件使所述绝缘拉杆移动进而使所述真空泡内的触头断开，但是，在所述真空泡断开后，随着所述动触头继续转动，所述凸轮并不会使所述从动件带动所述绝缘拉杆移动。

优选地，所述凸轮带有凸轮槽，所述从动件是设置于所述绝缘拉杆上的与所述凸轮槽相配合的突起部；

优选地，所述凸轮槽包括相继的第一段和第二段，所述第一段的以所述枢轴为圆心的半径逐渐减小，从而在所述动触头沿所述第一方向开始转动时，所述第一段随着该转动而迫使所述突起部带动所述绝缘拉杆移动，所述第二段是以所述枢轴为圆心的圆弧形状，从而当所述第一段经过所述突起部后所述第二段不会迫使所述突起部移动。

优选地，所述凸轮通过朝离开真空泡的方向拉动所述绝缘拉杆而使所述真空泡断开，此时，所述阻尼簧受到压迫而偏置所述绝缘拉杆，从而，随着所述凸轮沿所述第二方向枢转而使所述绝缘拉杆复位。

优选地，所述突起部是销子。

优选地，所述断路器单元还包括绝缘板，用于支撑所述真空泡、静触头和凸轮并将所述断路器单元安装于配电开关柜中。

优选地，所述配电开关柜是环网柜。

优选地，所述环网柜是气体绝缘环网柜。

本发明提供还一种配电开关柜，其包括前述之断路器单元。

现有技术设置单独的断路器CB和负荷开关K，造成结构尺寸大、成本较高，并由此还造成设计上不便于进行自由组合等问题，而且还会导致“高海拔困难”等不足，不利于设计出高质量的配电开关柜。

与之相比，本发明的断路器单元将断路器CB与隔离、接地的三工位负荷开关K融合到一起，以一个全新结构的一体断路器单元实现单独的断路器CB和负荷开关K的开断、关合、隔离和接地功能，简化了开关部分的结构，一刀多用，使开关部分紧凑。由此，本发明的断路器单元能够使断路器柜更紧凑、成本降低，便于断路器柜的设计和运输，并且还能够改善“高海拔困难”等技术问题，有利于获得高质量的配电开关柜。

附图说明

图1示出现有技术的断路器柜之原理的单线图。

图2示出本发明的断路器单元之原理的单线图。

图3示出实施例的用于三相电的断路器单元组件的正视图。

图4示出处于通态的该实施例断路器单元的正视图。

图5示出真空泡断开但动、静触头未断开的该实施例断路器单元的正视图。

图6示出动触头还未到达隔离位的、处于中间态的该实施例断路器单元的正视图。

图7示出动触头处于隔离位的该实施例断路器单元的正视图。

图8示出动触头与接地触头电连接的该实施例断路器单元的正视图。

图9是图3－8所示实施例中的凸轮的立体图。

图10是图3－8所示实施例中的动触头的立体图。

图11是图3－8所示实施例中的阻尼簧的立体图。

图12是图3－8所示实施例中的簧固定块组件的立体图。

图13是图3－8所示实施例中的绝缘拉杆的立体图。

图14－16分别是图3－8所示实施例中的绝缘板的立体图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的断路器单元的实施例。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并不一定是按照相同的比例绘制的，即至少一些附图之间所采用的绘制比例可能并不相同。相同的参考标记用于表示相同的部分。此外，在参照附图进行描述时，为了表述方便，采用了方位词如“上”、“下”等，它们并不构成对特征的结构特定地限制。

首先参见图2来说明本发明的原理。如图2所示，与图1的现有技术的单线图相比，本发明的断路器单元不是设置单独的断路器CB和三工位负荷开关K，而是将断路器CB和负荷开关K的功能集成到一起，以一个全新结构的一体断路器单元实现单独的断路器CB和负荷开关K的开断、关合、隔离和接地功能，简化了开关部分的结构，从而能够使断路器柜更紧凑、成本降低，便于断路器柜的设计和运输，并且还能够改善“高海拔困难”等技术问题。

本发明的断路器单元用于配电开关柜，例如环网柜，更具体说，例如气体绝缘环网柜。

根据本发明的上述原理，下面说明具体实施例。

图3是本发明实施例的用于三相电的断路器单元组件A的正视图，其中包括三个断路器单元CU，三个动触头通过杆件连接到一起而同步旋转。图4是处于通态的本发明实施例的断路器单元CU的正视图，在通态下，真空泡2处于接通状态，并且，静触头4和动触头5电连接。该图4清楚地示出了本发明实施例的断路器单元CU的结构。

此外，为了说明本发明实施例的断路器单元的操作和功能，图5示出真空泡断开但动、静触头未断开的本实施例断路器单元CU的正视图，图6示出动触头还未到达隔离位的、处于中间态的本实施例断路器单元CU的正视图，图7示出动触头处于隔离位的本实施例断路器单元CU的正视图，而图8示出动触头与接地触头电连接的本实施例断路器单元CU的正视图。

特别参见图4－8，断路器单元CU包括真空泡2、静触头4、动触头5、接地触头7和凸轮9。真空泡2的一端与主母线1电连接，另一端通过软联接3与静触头4电连接，软联接3一般是由铜箔叠加制成的。动触头4绕枢轴6枢转，并且与分支母线8电连接。图10示出了动触头4的立体图。静触头4和接地触头7采用螺母联接固定。

此外，断路器单元CU还包括各绝缘板14、15和16，这些绝缘板用于支撑各部件以及在开关柜中安装该断路器单元CU。各绝缘板14、15和16的具体结构可参见图14－16。

动触头4与凸轮9具有相同的枢轴6，并且固定在一起绕该枢轴6枢转。图9示出了凸轮9的立体图，其包括凸轮槽91，该凸轮槽91包括第一段91A和第二段91B，另外，在其中部位置包括用于固定该凸轮的六边形通孔。第一段91A和第二段91B具有起不同引导作用的轨迹，下文还将详细说明。

从图4－8中可看到，真空泡2还安装有绝缘拉杆11、阻尼簧13和簧固定块组件12，图11－13分别示出了绝缘拉杆11、阻尼簧13和簧固定块组件12的立体图，以示意性地示出这几个部件的结构。绝缘拉杆11的一端与真空泡2内的触头连接，绝缘拉杆11的移动会使真空泡2内的触头接合或断开，从而使真空泡2接通或断开。举例来说，绝缘拉杆11的移动行程可以是10±1mm。簧固定块组件12给阻尼簧13提供支撑，从而阻尼簧13能够提供偏置该绝缘拉杆11的弹性力。

参见图4，在绝缘拉杆11的另一端设置有突出部10，该突出部10例如是销子。从图13可以看到，在绝缘拉杆11两端分别设置有用于连接的通孔111和112，作为突出部10的销子可以借助于图13所示的下端的通孔112而固定于绝缘拉杆11的该下端。该突出部10与凸轮9的凸轮槽91相配合，帮助实现动触头5和真空泡2的操作。

动触头5能够沿彼此反向的第一方向和第二方向枢转，沿第一方向枢转能够依次断开真空泡2、与静触头4断开和与接地触头7接合，相反，沿相反的第二方向枢转能够依次与接地触头7断开、与静触头4接合和连通真空泡2。驱动动触头5的动力例如可以是操作人员对开关柜插入摇把进行旋转的操作，实现驱动动触头5的结构在现有技术中都存在，本发明可以采用现有技术的各种结构，在此不详细描述。

如前所述，动触头5与凸轮9固定在一起绕枢轴6枢转，凸轮9与绝缘拉杆11上的突出部10的配合使得：如图4－5所示，在动触头5与静触头4断开的过程中，当动触头5沿所述第一方向开始转动时，凸轮9也开始转动并且通过突出部10使绝缘拉杆11移动，进而使真空泡2内的触头断开；但是，如图6-8所示，在真空泡2断开后，随着动触头5继续转动，凸轮9并不会使突出部10带动绝缘拉杆11移动。另一方面，凸轮9与绝缘拉杆11上的突出部10的配合使得：动触头5在到达如图8所示的与接地触头电连接的位置后，能够沿第二方向枢转，该枢转操作的过程与沿第一方向的枢转操作相逆。

如前所述，图5中断路器单元CU的真空泡2断开，但动、静触头4和5未断开。图6中断路器单元CU的动触头5还未到达隔离位，处于中间态。图7中断路器单元CU的动触头5处于隔离位，即，真空泡2已断开，并且动触头5与静触头4和接地触头7均未电连接。图8中断路器单元CU的动触头5与接地触头7电连接。

下面详细说明凸轮9的结构和操作。

如图9所示的凸轮9的第一段91A以枢轴6为圆心半径逐渐减小，因此，当凸轮9随着动触头5沿第一方向从图4所示的通态开始转动时，随着该转动，第一段91A迫使与其配合的突起部10带动绝缘拉杆11朝离开真空泡2的方向移动。如前所述，例如绝缘拉杆11的移动行程可以是10±1mm。随着凸轮9枢转，绝缘拉杆11移动而使真空泡2内的触头断开，即真空泡2断开，这时动触头5和凸轮9转动到如图5所示的真空泡2断开状态。

随着动触头5和凸轮9进一步沿第一方向枢转，动触头5会到达图7所示的隔离位，此时，真空泡2已断开，动触头5与静触头4和接地触头7均未电连接。图6示出的是动触头5和凸轮9的中间态，即，动触头5和凸轮9的转动处于从图5所示状态转动到图7所示状态的中间过程。

凸轮9的第二段91B是以枢轴6为圆心的圆弧形状，对应于动触头5和凸轮9在真空泡2断开后的枢转。因此，在动触头5和凸轮9枢转时，第二段91B不会迫使突起部10做远离真空泡2的移动，从而，绝缘拉杆11不再朝离开真空泡2的方向移动，即，停止移动。图7所示的动触头处于隔离位的状态和图8所示的接地状态都对应于第二段91B。图6示出动触头2处于中间态，在图6的图示中，突出部10已刚进入第二段91B。本领域技术人员能够理解：在第一段91A和第二段91B之间的连接处，由于绝缘拉杆11具有一定的行程，因此，对应于该连接处，绝缘拉杆11是无论是停止移动还是略略向前移动都是可以接受的，具体如何设计可以根据需要来处理。

与图4相比，图5－8中，软连接3与真空泡2相连接的一端因绝缘拉杆11向下移动而也向下移动，从而与真空泡2的壳体之间出现间隙，在图4的示例中，软连接3的上端与真空泡2的壳体之间无间隙，紧靠着该壳体。

随着绝缘拉杆11向下移动，阻尼簧13受到压迫而偏置绝缘拉杆11。当动触头5和凸轮9沿与第一方向相逆的第二方向枢转时，在凸轮9的第二段91B，阻尼簧13仍然偏置绝缘拉杆11，但当凸轮9转动到第一段91A与突出部10相接合，由于凸轮槽91的半径增大，由阻尼簧13偏置绝缘拉杆11的弹性力形成的回复力帮助绝缘拉杆11回缩，直到绝缘拉杆11恢复到动触头5和静触头4电连接、真空泡2接通的通态位置。

阻尼簧13支撑于与绝缘拉杆11和真空泡壳体相联接的簧固定块组件12，该簧固定块组件12是两个零件的组合件，并且如图12所示包括两个台阶12A和12B，这两个台阶是能够相对运动的，从而使阻尼簧13受到压缩。图12仅仅是示意性地示出簧固定块组件12的结构，没有特别表示出这两个零件如何组合，因为该簧固定块组件12是采用的现有技术断路器中的结构，在此不加以详述。

本领域人员能够理解，虽然在上述实施例中，阻尼簧13对于绝缘拉杆11的复位起到重要作用，但是，本发明的断路器单元也可以采用不使用阻尼簧13的结构，只要能够使绝缘拉杆11往复移动即可，这是能够利用现有技术显而易见地实现的。

上面详细地描述了实施例中的凸轮9的结构和形状，但是，本领域技术人员能够理解，凸轮9的外部形状可以根据需要具体设计，不一定是如图所示的弓形，它可以是例如为整个圆形，扇形，矩形，或者不同形状的组合。此外，凸轮9的作用是帮助动触头5和绝缘拉杆11实现开断、关合、隔离和接地功能，因而，在此目标之下，相应于动触头5和凸轮9的枢转条件，本领域技术人员可以依据与凸轮和驱动相关的现有技术根据需要对凸轮9的结构进行不同的设计，请注意实施例中的凸轮槽91仅是为了说明本发明的构思而提供的一种优选结构。

以上对本发明的断路器单元的实施方式进行了说明。对于本发明的断路器单元的具体特征如形状、尺寸和位置可以上述披露的特征的作用进行具体设计，这些设计均是本领域技术人员能够实现的。而且，上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。

Claims (9)

1.一种用于配电开关柜的断路器单元，包括真空泡，其特征在于，

该断路器单元还包括静触头、动触头和接地触头，所述动触头与分支母线电连接，所述真空泡的一端与主母线电连接，另一端通过软联接与静触头电连接；并且

所述动触头能够沿彼此反向的第一方向和第二方向枢转，使得随着沿第一方向枢转而能够依次断开真空泡、与静触头断开和与接地触头接合，并且，随着沿相反的第二方向枢转而能够依次与接地触头断开、与静触头接合和连通真空泡，并且当所述动触头与接地触头接合时，所述真空泡保持断开。

2.如权利要求1所述的断路器单元，其特征在于，所述真空泡包括绝缘拉杆和阻尼簧，所述绝缘拉杆与所述真空泡内的触头连接，所述阻尼簧提供偏置该绝缘拉杆的弹性力；并且

所述动触头带有凸轮，该凸轮具有与所述动触头相同的枢轴，与所述动触头一起枢转，与该凸轮相配合的是设置于绝缘拉杆上的从动件，所述凸轮与所述从动件的配合使得：在所述动触头与所述静触头断开的过程中，当所述动触头沿所述第一方向开始转动时，所述凸轮也开始转动并且通过从动件使所述绝缘拉杆移动进而使所述真空泡内的触头断开，但是，在所述真空泡断开后，随着所述动触头继续转动，所述凸轮并不会使所述从动件带动所述绝缘拉杆移动。

3.如权利要求2所述的断路器单元，其特征在于，

所述凸轮带有凸轮槽，所述从动件是设置于所述绝缘拉杆上的与所述凸轮槽相配合的突起部；

所述凸轮槽包括相继的第一段和第二段，所述第一段的以所述枢轴为圆心的半径逐渐减小，从而在所述动触头沿所述第一方向开始转动时，所述第一段随着该转动而迫使所述突起部带动所述绝缘拉杆移动，所述第二段是以所述枢轴为圆心的圆弧形状，从而当所述第一段经过所述突起部后所述第二段不会迫使所述突起部移动。

4.如权利要求3所述的断路器单元，其特征在于，所述凸轮通过朝离开真空泡的方向拉动所述绝缘拉杆而使所述真空泡断开，此时，所述阻尼簧受到压迫而偏置所述绝缘拉杆，从而，随着所述凸轮沿所述第二方向枢转而使所述绝缘拉杆复位。

5.如权利要求3所述的断路器单元，其特征在于，所述突起部是销子。

6.如权利要求3所述的断路器单元，其特征在于，所述断路器单元还包括绝缘板，用于支撑所述真空泡、静触头和凸轮并将所述断路器单元安装于配电开关柜中。

7.如权利要求1所述的断路器单元，其特征在于，所述配电开关柜是环网柜。

8.如权利要求7所述的断路器单元，其特征在于，所述环网柜是气体绝缘环网柜。

9.一种配电开关柜，包括如权利要求1－8中任一项所述的断路器单元。